目錄
前言
第1章緒論1
1.1傳感器布置優化方法研究進展與評述2
1.1.1傳感器布置優化方法2
1.1.2傳感器布置評價方法8
1.2傳感器布置中亟待解決的關鍵問題8
1.2.1傳感器布置輸入參數與性能之間的耦合關繫8
1.2.2傳感器布置的可靠性分析9
1.2.3大規模傳感器布置算法的精度、效率與評價10
1.3傳感器布置方法的未來發展展望11
1.3.1非完備信息與輸入參數下傳感器布置優化方法11
1.3.2基於信息融合技術的多類型傳感器布置方法12
1.3.3傳感器布置的多目標優化算法綜合設計12
1.3.4基於人工智能的傳感器布置優化算法策略13
1.3.5低信噪比、多工況下自適應的監測數據采集繫統13
1.4本章小結13
參考文獻13
篇基於非概率理論的傳感器布置分析與優化設計
第2章基於非概率區間可能度的傳感器數量確定方法25
2.1引言25
2.2基於Fisher信息矩陣的傳感器布置優化適應度函數25
2.3基於區間可能度模型的不確定性傳感器數量確定策略26
2.4數值算例28
2.4.1可重復運載器機翼28
2.4.2空間太陽能電站天線板33
2.5本章小結39
參考文獻39
第3章基於非概率區間模型的傳感器布置分析41
3.1引言41
3.2問題的提出41
3.2.1傳感器布置的有效獨立法41
3.2.2區間模態分析43
3.3區間Fisher信息矩陣43
3.4基於區間數的傳感器布置可能度45
3.4.1兩個區間比較的可能度關繫45
3.4.2區間比較與實數比較的相容性47
3.4.3傳感器布置可能度47
3.5迭代算法流程48
3.6數值算例50
3.6.15自由度剪切剛架結構51
3.6.2平面桁架結構54
3.7本章小結57
參考文獻58
第4章傳感器布置的非概率區間魯棒優化60
4.1引言60
4.2非概率區間適應度函數的不確定性傳播60
4.2.1非概率區間模態分析60
4.2.2基於Taylor展開的區間Fisher信息矩陣61
4.2.3傳感器布置的區間魯棒優化適應度函數62
4.3非概率區間魯棒優化問題63
4.4算法流程65
4.5數值算例67
4.5.1剪切剛架結構67
4.5.2簡支梁結構72
4.5.3平面桁架結構75
4.6本章小結81
參考文獻82
第二篇基於多維消冗模型的傳感器布置優化設計
第5章基於一維消冗模型的天線展開模塊傳感器布置優化87
5.1引言87
5.2空間太陽能電站和天線展開模塊介紹87
5.2.1空間太陽能電站87
5.2.2天線陣列、和天線展開模塊87
5.3面向結構健康監測的天線展開模塊傳感器布置優化設計88
5.3.1布置特點88
5.3.2布置原則88
5.3.3布置方案89
5.4傳感器布置的優化目標函數89
5.4.1基於有效間隔指數的優化目標函數89
5.4.2基於有效獨立法和有效間隔指數的組合目標函數90
5.4.3基於有效獨立法、有效間隔指數與可靠性指標的組合目標函數91
5.5算法流程92
5.6數值算例94
5.7本章小結99
參考文獻100
第6章基於分布指數離散的傳感器二維消冗布置方法102
6.1引言102
6.2問題的提出網格與冗餘信息對傳感器布置的影響102
6.3傳感器布置適應度函數104
6.3.1基於有效獨立法的傳感器布置性能適應度函數104
6.3.2基於傳感器分布指數的消冗信息適應度函數104
6.3.3基於有效獨立法與傳感器分布指數的組合適應度函數108
6.4基於遺傳優化網格離散的傳感器布置雙層嵌套優化算法109
6.5數值算例111
6.5.1傳感器分布指數的驗證111
6.5.2空間太陽能電站天線陣模塊的傳感器布置112
6.5.3可重復運載器機翼的傳感器布置115
6.6本章小結117
參考文獻117
第7章基於二維消冗模型與子聚類調整策略的傳感器布置優化119
7.1引言119
7.2基於子聚類消冗模型算法的優化目標119
7.2.1傳感器布置對消冗模型的要求119
結構健康監測的傳感器布置優化設計
7.2.2現有傳感器消冗模型的局限性120
7.2.3基於子聚類策略的新型消冗模型121
7.3基於子聚類策略的傳感器布置優化方法122
7.3.1傳感器布置優化方法組合目標函數123
7.3.2基於子聚類策略和小包圍圓法的求解過程123
7.3.3基於遺傳算的法的傳感器布置子聚類優化方法流程圖126
7.4工程算例126
7.4.1子聚類消冗模型的有效性驗證126
7.4.2空間太陽能電站天線展開模塊127
7.4.3可重復運載器機翼130
7.5本章小結135
參考文獻135
第8章基於三維消冗模型的空間網格結構傳感器布置優化137
8.1引言137
8.2基於三維消冗模型的傳感器布置優化目標函數137
8.2.1研究動機137
8.2.2三維消冗模型138
8.3組合目標函數139
8.4基於遺傳優化算法的空間網格結構傳感器布置優化流程140
8.5數值算例141
8.5.1三維消冗模型的驗證141
8.5.2地面空間網格結構142
8.5.3空間對接模塊146
8.6本章小結150
參考文獻150
第三篇傳感器布置的多目標優化
第9章基於多種傳感器布置的自適應多目標優化方法155
9.1引言155
9.2幾種常用的傳感器布置優化方法介紹155
9.2.1有效獨立法155
9.2.2驅動點殘差方法156
9.2.3平均驅動點殘差方法156
9.2.4有效獨立-驅動點殘差方法156
9.2.5特征向量積方法156
9.2.6模態振型求和方法157
9.3結構健康監測的自適應傳感器布置優化方法157
9.3.1單目標傳感器位置篩選的等效優化格式157
9.3.2基於權重因子和歸一化的多目標優化轉換方法158
9.3.3基於權重因子更新的迭代優化159
9.3.4權重因子更新過程160
9.3.5多目標傳感器布置優化流程161
9.4傳感器布置優化的準則162
9.5工程算例162
9.5.1彈簧-質量繫統163
9.5.2飛機機翼166
9.5.3空間太陽能電站169
9.6本章小結173
參考文獻174
第10章傳感器數量決定與布置的多目標優化方法176
10.1引言176
10.2基於區間可能度的傳感器數量優化方法176
10.2.1傳感器布置方法的不確定性傳播176
10.2.2標稱繫統下的傳感器數量優化177
10.2.3傳感器數量的區間關繫177
10.2.4利用兩種傳感器布置優化方法決定傳感器數量178
10.3傳感器布置多目標優化算法179
10.3.1多目標優化算法介紹180
10.3.2多目標傳感器布置優化問題的構成187
10.3.3基於改進超體積評估的多目標優化算法187
10.4算法流程188
10.5數值算例190
10.5.1彈簧-質量繫統190
10.5.2簡支梁193
10.5.3平面桁架195
10.6本章小結199
參考文獻199